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均一ピッチ「スクリューフィーダー」
装置の詳細説明
粉体を供給する装置は、粉体処理プロセスの中でも大事な仕事をする機器ですが、粉砕装置や乾燥装置のように、一つの単位操作としてあまり注目を浴びません。古来から「何とかなってきた」という理由で、主要な単位操作の前後に、周辺機器として取り付けられてきたという歴史があります。
供給機の原理には振動式(電磁振動フィーダー等)、回転運動式(スクリューフィーダー等)、回転落下式、(ロータリーバルブ、ターンテーブルフィーダー等)、エンドレスベルト式、(ベルトフィーダー、チェーンフィーダー等)があり、前工程、次工程の要求仕様に合わせて選定されてきました。
当該スケルトンモデルの「均一ピッチスクリューフィーダー」は、最も一般的な、「一軸式で、ピッチは均一、ホッパー付きかつ、重力落下排出式の供給機」で、流動性の良い粉体/粒体用の水平輸送部分を持った供給機です。
粉体は「スパイラル構造の羽根を持つ軸」の回転によって、上部ホッパー部分からスパイラルスクリュー・ケーシング内に落ち込み、スパイラル羽根の前面に押し出されて滑りながら水平に移動し、下部に穴の開いた円筒ケーシング排出部分から落下します。
この時、粉体の動きをよく観察すると、ホッパーから落ち込む粉体層は、スクリューフィーダーの排出部分に最も遠い位置から、円筒ケーシング内に落ちてゆくことがわかります。 これは均一ピッチのため、スパイラル羽根の回転によって空間が生まれるのは、排出部から最も遠い位置であるからです。排出部分に近い所では、常にスパイラル羽根は粉体層で充満されているために、ホッパー内から粉体が「落ちてゆくスペース」がないのです。
したがって、ホッパー内の排出部分に近い部位では、粉体層はホッパーが空になるまで排出されることがありません。原料が異常滞留してはいけない場合は、「不均一ピッチ・スクリューフィーダー方式」を用いるか、「テーパー軸型スクリューフィーダー」を用いる必要があります。さもないと、一日一回はホッパーを空にする運転方法をとることが求められます。
さらに、円筒ケーシング内では、スパイラル羽根が、回転しながら粉体層を水平方向へ押してゆくため、一般に羽根前面では粉体層が圧縮され、羽根裏面では圧縮された分だけ空間が発生します。このことは、落下式で排出部分から次工程に供給される粉体層は、スパイラル羽根の回転に合わせて 「ハンチング;供給の波」が発生する事を意味しています。
次工程が滞留時間の極めて短い「衝撃式粉砕機等」の場合は、モーターにかかる負荷は、供給量の波によって 「負荷のハンチング」が発生します。 「モータ寿命」の観点から、「最適安定運転」の観点から、さらに製品の品質に関係がある「装置内原料滞留間分布」の観点からも、あまり好ましいことではありません。
次工程がハンチングを許容できる装置である場合の選定が求められます。
最近は「減算式重量定量供給機」の分野で、スクリューフィーダーで極めて正確に精密供給を行うアルゴリズムが、注目を浴びています。
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